[發明專利]三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710946612.3
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107754817B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 袁興中;吳志斌;曾光明;蔣龍波;陳曉紅;張進;熊婷;王侯
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J37/10;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用，該復合材料包括Sn_0.215In_0.38S和還原氧化石墨烯，Sn_0.215In_0.38S生長在還原氧化石墨烯表面。其制備方法包括：制備氧化石墨烯混合液，與錫源、銦源和硫源混合進行水熱反應，制得復合材料。本發明的復合材料具有吸附容量大、傳質效率高、可見光吸收范圍廣、吸收強度高、光生電荷傳導與分離效率高、光催化性能好、穩定性和抗光腐蝕能力強等優點，其制備方法具有反應條件容易控制、操作方法簡單、沒有使用任何有機溶劑、無二次污染、環保效益好等優點，將該復合材料用于處理染料廢水時具有去除率高、操作方便、成本低廉、無二次污染等優點。

技術領域

本發明屬于材料制備與環境保護領域，涉及一種三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用，具體涉及一種三元金屬硫化物Sn_0.215In_0.38S/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

合成染料通常被用于紡織、皮革、紙張印刷、化妝品、油漆等化學品和醫藥工業行業中，因而這些行業每年會產生大量的的染料廢水。由于染料在毒理學和視覺美學等方面的影響，水體中的染料引起的環境問題成為了人們日益擔憂的焦點問題。以羅丹明B為例，其作為一種水溶性的非生物降解染料，具有致癌和致突變的毒性。目前，用于處理水體中染料的方法，包括高級氧化法、膜過濾法、吸附法、混凝/絮凝和光催化降解法。其中，利用永久性太陽能的光催化降解法由于無二次污染產生被認為是一種環境友好型的技術，而吸附法由于操作簡單同樣也被視為是一種有吸引力的能夠高效處理染料的途徑，且吸附被認為是實現光催化的前提。

半導體光催化降解水體中有機污染物主要是依靠利用太陽能原位生成具有高氧化活性的物質礦化降解有機物質成CO₂和H₂O。許多努力被付諸于研發具有可見光響應特性的光催化材料。其中，過渡金屬硫化物，尤其是三元金屬硫化物，具有窄帶系、高穩定性和強可見光吸收，受到科研工作者的強烈關注。近年來，許多具有良好可見光響應的三元金屬硫化物，如CaIn₂S₄、CdIn₂S₄、ZnIn₂S₄、AgIn₅S₈等被研發出來。但是，對于大多金屬硫化物半導體而言，由于其污染物吸附容量較低以及電子-空穴復合率高等局限，極大地限制了光催化反應的效率，難以用于處理高濃度污染物的廢水。因而開發具有高吸附性能的三元金屬硫化物復合光催化劑是實現污染物高效去除效率的必要途徑。現有技術中采用溶劑熱法已經制備得到了硫化物半導體/還原氧化石墨烯復合材料，如Cd0.9Bi0.1S/rGO、Cd0.9Zn0.1S/rGO，然而此類復合材料存在氧化石墨烯容易改變金屬硫化物形貌、金屬硫化物光催化穩定性不高、難以處理高濃度廢水等問題，且它們的制備方法存在有機溶劑消耗量大、反應溫度高、生產成本高、易造成二次污染等問題。因此，獲得一種吸附容量大、傳質效率高、對可見光吸收范圍廣、吸收強度高、光生電荷傳導與分離效率高、光催化性能好、穩定性和抗光腐蝕能力強、對高濃度廢水適用性強、循環利用性好的三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料以及提供一種反應條件容易控制、操作方法簡單、制備過程中沒有使用任何有機溶劑、無二次污染、環保效益好的三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料的制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種吸附容量大、傳質效率高、對可見光吸收范圍廣、吸收強度高、光生電荷傳導與分離效率高、光催化性能好、穩定性和抗光腐蝕能力強、對高濃度廢水適用性強、循環利用性好的三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料，還提供了一種反應條件容易控制、操作方法簡單、制備過程中沒有使用任何有機溶劑、無二次污染、環保效益好的三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料的制備方法，以及該三元金屬硫化物/還原氧化石墨烯復合材料在處理染料廢水的應用，該應用方法具有去除率高、操作方便、成本低廉、無二次污染等優點。